(57)【要約】【課題】  高周波信号を制御するための微小な機械スイッチは、スイッチの構成部品が高周波信号に起因する静電引力によって吸引され、スイッチが固着されて動かなくなる誤動作が発生していた。【解決手段】  本発明の高周波信号用スイッチは、信号導通時にはスイッチの接続導体を絶縁状態にしているので、誤動作を引起す静電力はスイッチの接続導体に作用しない。また、信号を遮断するときのみ接続導体を接地している。そのため、高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が発生せず、スイッチの安定した動作が可能となる。【選択図】      図２
2006286540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設置された信号線と、
前記信号線上に対向配置された接続導体と、
前記接続導体と前記信号線との間隔を変化させる変位手段とを備え、
前記信号線を伝播する信号を遮断するときは、前記変位手段により前記接続導体と前記信号線とを近接させて前記接続導体を介して前記信号線を接地し、
前記信号線を伝播する信号を導通させるときは、前記接続導体が絶縁されることを特徴とする高周波スイッチ。
【請求項２】
接続導体は、誘電体膜を介して変位手段の一部である静電駆動用の制御導体と接合される請求項１に記載の高周波スイッチ。
【請求項３】
基板上の信号線と並設された接地線を備え、
前記信号線を伝播する信号を遮断するときは、接続導体を介して前記信号線と前記接地線とを接続する請求項２に記載の高周波スイッチ。
【請求項４】
接続導体を接地するための第二の高周波スイッチを備え、
信号線を伝播する信号を遮断するときは、第二の高周波スイッチを介して接続導体が接地される請求項２に記載の高周波スイッチ。
【請求項５】
信号線の表面、接地線の表面、制御導体の表面または接続導体の表面のうち、少なくとも一の表面に誘電体膜を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の高周波スイッチ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の高周波スイッチを備えた高周波スイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波、準ミリ波又はミリ波等の高周波信号をスイッチングするための高周波スイッチとこれを用いた回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波スイッチには、微小な機械スイッチが使われていた。例えば、マイクロマシン技術を利用してＳｉ基板等に３次元構造の微小な機械スイッチを形成し、高周波回路を構成していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
マイクロマシン技術を用いた高周波スイッチには、シャント型とシリーズ型と呼ばれる２方式がある。シャント型はスイッチへ制御電圧を加えていないときには信号が通過し、制御電圧を加えたときには信号線が短絡される仕組みで、制御電圧のオン・オフに対応して、信号の遮断・通過が切り替わるスイッチ装置である。シリーズ型はスイッチ装置へ制御電圧を加えていないときには信号が遮断されていて、制御電圧を加えたときには信号線が通過する仕組みで、制御電圧のオン・オフに対応して信号の通過・遮断が切り替わるスイッチである。この２つのスイッチの特性を比較すると、シャント型の方が、通過損、アイソレーション性能の面で有利である。しかし、シャント型ではセルフアクチュエイション、又はラッチング（これらについては後述する）といった故障が起こる可能性が高く、まだ有効な解決策が見つかっていない。
【０００４】
なお、マイクロマシン技術は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）とも表記されており、微小な電気機械システムに関する技術の総称であり、通常は機械的可動部とそれを駆動する電子回路部を有するものである。また、欧州ではマイクロシステム技術（Micro System technology）と称することが多い。また、このような高周波スイッチに関する技術が属する技術分野は、ＲＦ−ＭＥＭＳ（Radio Frequency Micro Electro Mechanical Systems）と称されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６３１０号公報（第８項、図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のマイクロマシン技術によって製造されたシャント型の高周波スイッチにおいては、セルフアクチュエイション、又はラッチングといった故障が発生するという課題があった。
【０００７】
まず、従来技術の課題を特許文献１を例にして説明する。従来の高周波スイッチの構造は、信号線と制御導体、信号線の両脇に設置されたスペーサーとが基板に配置され、これらの上方に空間を介してビーム状の可動構造体が配置されたものであった。また、その可動構造体の中には接地された電極（以下、接地導体という）が内蔵されていた。また、スペーサーの上面は、信号線より上方へ突出するように形成されているので、信号線と可動構造体が直に接触することはない構造になっていた。
【０００８】
次に、従来の高周波スイッチの動作について説明する。制御導体に直流電圧を印加したとき、制御導体と接地導体との間に静電力が働き、接地導体は下方へ吸引される。このとき、接地導体と信号線とが近接して、接地導体と信号線は低インピーダンスな状態となる。その結果、信号線を流れる高周波信号が接地導体へ流れ込み、信号線を流れる高周波信号は遮断される。ここで、上述したスペーサーの機能について説明する。接地導体と信号線が近接したとき、可動構造体と基板側との接触面積を小さくでき、マイクロマシン技術によって製造された高周波スイッチにおいて問題となっているスティッキング（固着現象）が起き難くなる。
【０００９】
しかし、従来の高周波スイッチでは、スティッキングには対応できるものの、セルフアクチュエイションやラッチングの問題につては、対応できていなかった。
【００１０】
次に、セルフアクチュエイションについて説明する。従来のシャント型の高周波スイッチにおいては、信号線導体または接地導体とを近接させることで信号線を接地導体へ高周波的に短絡させ、高周波信号を遮断していた。このような構成の場合は、信号線と接地導体が空間を介して対向しているため、高周波信号の自己バイアス電圧により、信号線導体と接地導体との間に静電力が発生することとなる。いま、自己バイアス電圧がスイッチの切換えのための制御電圧を上回ると、制御電圧を加えて無くても、高周波信号を流した時点で高周波信号の電圧成分によりスイッチは駆動し、誤って高周波信号を遮断してしまう。この現象をセルフアクチュエイションと呼び、シャント型の高周波スイッチにおいて問題となっている現象である。
【００１１】
次に、ラッチングについて説明する。
高周波信号が遮断されている状態の場合も、セルフアクチュエイションと同様の原理で信号線と接地導体との間に静電力が発生している。この場合、制御電圧を０Ｖにしてもスイッチが復元せず、信号線と接地導体が近接したままの状態となる。これをラッチングと呼んでおり、セルフアクチュエイションよりも低い電力にて発生する重大な問題である。
【００１２】
本発明は、かかる現象に対しその発生確率を下げ、高電力の高周波信号の使用に対しても、高い信頼性を有するシャント型の高周波スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の高周波スイッチは、基板上に信号線と接地線とを設置し、その上に、接続導体を対向配置したもので、かつ接続導体と及び接地線との間隔を変化させる変位手段とを備えている。信号線を伝播する信号を遮断するときは、変位手段により接続導体と信号線とを近接させて接続導体を介して信号線を接地する。また、信号を導通させるときは、接続導体を絶縁して浮遊電位とし、変位手段により接続導体と信号線とが離間して信号を導通させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、信号線導体が接地されていない状態のとき、すなわち高周波信号が導通状態のきは、接続導体の電位は浮遊状態であるので、高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が発生せずセルフアクチュエイションの問題は回避可能となる。また、信号線導体が接地されている状態のときは高周波信号が遮断され、遮断状態から導通状態へ戻るときも接続導体の電位を浮遊状態とすることができるので、高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が発生せずラッチングの問題を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
上述した従来技術の問題点を踏まえ、以下、図面を参照しつつ実施の形態１における高周波スイッチの構造について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るシャント型の高周波スイッチの平面図である。また、図２は図１中に示したＡ−Ａ切断線についての縦断面図であり、高周波スイッチとして導通しているときの状態である。図３は図１中に示したＡ−Ａ切断線についての縦断面図であり、高周波スイッチとして遮断しているときの状態である。
【００１６】
図１を用いて、高周波スイッチの構造を説明する。基板の上に信号線２２および信号線２２の両脇に接地線２３を備え、コプレナ伝送線路を形成している。また、信号線２２の直上には接続導体２１が配置され、２本の接地線２３の直上にはそれぞれ制御導体２４が配置されている。接続導体２１と２つの制御導体２４の下部には誘電体膜３０があり、これにより接続導体２１等は連結され、接続導体２１と制御導体２４と誘電体膜３０から成る一連の可動構造体３２が形成されている。さらに、制御導体２４の端部は、基板２０から可動構造体３２を持ち上げるための支持部３１となっている。また、接続導体２１の一部分は、接地線２３の直上に位置する部分まで延長されており、その終端部分は接地線２３に向かって凸となる凸部３３を有している。
【００１７】
次に図２を用いて、高周波スイッチの断面構造を説明する。可動構造体３２は、支持部３１によって基板２０から持ち上げられた構造であるため、基板２０の面に対して垂直な方向（なお、図２においては、紙面の上下方向が垂直方向である。）に変位可能となる。また、接続導体２１は、誘電体膜上３０にあるので制御導体２４、信号線２２等とは絶縁されている。なお、図１または図２には図示していないが、制御導体２４は所定の制御電圧を発生する直流電圧源に接続され、制御導体２４と接地線２３の間に発生する静電力を利用したアクチュエータとして機能する。
【００１８】
上述した高周波スイッチの構成部品の材質について説明する。基板２０には、シリコン基板の上にシリコン酸化膜を積層したものが使用できる。この外にもガラスなど微細な加工が可能な材料であれば基板として使用できる。また、信号線２２、接続導体２１、制御導体２４及び接続導体２１は、フォトリソグラフィー技術によりパターンニング及びエッチングができるアルミ、銀又は銅などの導電体であればよい。さらに、耐食性を考慮すれば、金が導電体として好ましい。誘電体膜３０は、フォトリソグラフィー技術によりパターンニング及びエッチングができる誘電体であればよい。例えば、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜などが誘電体膜３０に適している。なお、これらの材質は、後述する他の実施の形態においても同様に使用可能な材質である。
【００１９】
次に、本実施の形態１の高周波スイッチの動作について、図２及び図３を用いて説明する。図２において、互いに対向する制御導体２４と接地線２３との間に直流電圧源からの制御電圧を印加していないときは、信号線２２は接続導体２１と接触していない状態であり、信号線２２を流れる高周波信号は遮断されていない状態である。また、制御導体２４に電圧をかけていない状態では、接続導体２１の電位は浮遊電位となっている。すなわち、接続導体２１と信号線２２との間には高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が働いていない。
【００２０】
次いで、互いに対向する制御導体２４と接地線２３との間に、所定のしきい値電圧以上の制御電圧を印加したとき、図２の状態から図３に示す状態に変化する。すなわち、所定の電圧によって、制御導体２４と接地線２３との間に発生する静電力により互いに吸引され、可動構造体３２が変形する。これにより、接続導体２１は誘電体膜３０を間に挟んで信号線２２と接触した状態となるとともに、接続導体２１は凸部を介して接地線２３と接触し、接続導体２１は電位が接地電位となる。このとき、接続導体２１と信号線２２は誘電体膜３０をキャパシタ膜とした容量結合が起こり、信号線２２を流れる高周波信号は、接続導体２１へ流れ込み更に接地線２３へ流れ込むので、信号線２２は高周波的に短絡された状態となる。すなわち、信号線２２を流れる高周波信号は遮断される。
【００２１】
次に、この状態から制御電圧の印加を止めると、制御導体２４と接地線２３との間に発生していた静電力は開放されるので、可動構造体３２は可動構造体３２自身の剛性からなる復元力によって元の位置へ戻ろうとする。このとき、制御電圧の開放とともに、可動構造体３２は中央部（すなわち接続導体２１と信号線２２とが重なっている領域）よりも支持部３１側が先に変位して元に戻ろうとするので、まず接続導体２１と接地線２３の接触が開放され、接続導体２１は浮遊電位に再び戻る。接続導体２１が浮遊電位に再び戻った瞬間に、接続導体２１と信号線２２との間には高周波信号の自己バイアス電圧による静電力は消失する。その後、接続導体２１と信号線２２とが重なっている領域が次に変位して元に戻る。すなわち、可動構造体３２の元の状態への復元は、支持部３１側から変位が始まって中央部分が最後になる。このため、信号線２２に高周波信号が流れている状態であっても、接続導体２１と信号線２２との間には高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が無い状態で可動構造体３２は元の位置へ変位する。
【００２２】
このように、本発明の実施の形態１の高周波スイッチにおいては、信号線２２が接地されていない状態のとき、すなわち高周波信号が導通状態のきは、接続導体２１の電位は浮遊状態であるので、高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が発生せずセルフアクチュエイションの問題は回避できる。
【００２３】
また、遮断状態から導通状態へ戻るときは、可動構造体３２の剛性からなる復元力によって元の位置へ戻ろうとする。このとき、信号線２２に高周波信号が流れている状態であっても、制御電圧の開放とともに接続導体２１と接地線２３の接触が先に開放され、接続導体２１は浮遊電位に戻り、高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が発生せずラッチングの問題を回避できる。
【００２４】
シャント型の高周波スイッチにおいて本実施の形態による構造を用いた場合、ラッチング及びセルフアクチュエイションの発生を低減できると共に、付加的効果として、スイッチが導通状態での高周波信号のリターンロスを低減できる効果がある。すなわち、従来技術によるシャント型の高周波スイッチでは、信号線２２と空隙を介して上方に、接地電位の導体が設けられていた。そのため、信号線２２と接地電位の導体とがオーバーラップした部分において余分なキャパシタンス成分が形成されていた。その結果、伝送線路の特性インピーダンスが設計値(例えば50Ω)を下回り、インピーダンスの不整合によるリターンロスが発生していた。従来技術では、線路の幅を狭めるなどしてインピーダンスの整合を取ることでこの問題に対処していたが、そのために導体損失が増加するなどのトレードオフが発生していた。しかし本実施の形態１のように、スイッチが導通状態のときに接続導体２１が浮遊電位となる構造を用いると、信号線２２と接続導体２１との間に形成される寄生容量が低減できるため、従来技術によるシャント型の高周波スイッチよりも、スイッチが導通状態での高周波信号のリターンロスを低減できる。
【００２５】
上述した実施の形態１においては、可動構造体３２は制御導体２４の一部分である支持部３１により２箇所で基板に固定されているが、この態様に限られず、両端が支持されていなくとも少なくとも一端で固定されたカンチレバー構造でもよく、また３点以上の支持部３１を有していてもよい。更に、支持部３１は金属ではなく絶縁物から構成されていてもよい。この場合は、制御導体２４に接続する配線を別途設けることになる。
【００２６】
次に、本実施の形態１における高周波スイッチの製造方法を説明する。図４から図１０で示したのは、図１中に示したＡ−Ａ切断線についてみた断面構造であり、図４から図１０の工程順に高周波スイッチが出来上がっていく様子を示したものである。
【００２７】
まず、膜厚０.５μｍ程度のシリコン酸化膜が成膜されているシリコン基板の表面上に、１μｍ程度の膜厚の金を、スパッタ装置等を用いて成膜する。更に、半導体製造に用いられる感光性レジストを成膜し、フォトリソグラフィーと現像を行い所望の信号線等のパターンを形成する。次に、イオンビームエッチング装置等を用いて金をパターニングすることにより信号線２２及び接地線２３を形成する。このようにしてできたものが、図４に示す状態である。図４において、信号線２２の幅は、例えば、５０μm程度で、信号線２２と接地線２３との間隔は３０μm程度である。本実施例の場合は、信号線２２と２本の接地線２３によって特性インピーダンスが50Ωのコプレナ伝送線路を形成している。
【００２８】
次いで、図５において示すように、信号線２２と接地線２３の上部に空隙を形成するために、２μm程度の厚さのレジストを成膜し、フォトリソグラフィーと現像により空隙を必要としない部分のレジストは除去する。なお、信号線２２及び接地線２３による段差のため凹凸形状となったレジストの表面を、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化する工程をレジストの除去前に行なっている。レジストパターン３７の平面形状は、例えば、一辺５００μm程度の矩形である。
【００２９】
次いで、図６において示すように、誘電体膜３０となる膜厚０．５μｍ程度のシリコン窒化膜をスパッタ装置等にて成膜し、ＣＨＦ３ガス等によるプラズマエッチングを用いたパターニングにより不要な部分のシリコン窒化膜を除去するとともに、誘電体膜３０上の一部分に開口部３８を設ける。開口部の平面形状は、典型的には、一辺が５μm程度の矩形あるいは直径が５μm程度の円形である。
【００３０】
次いで、図７において示すように、酸素プラズマアッシングなどを用いて、開口部において露出したレジストを１μｍ程度エッチングし、凹部を形成する。
【００３１】
次いで、図８において示すように、１μｍ程度の膜厚の金を、スパッタ装置等を用いて成膜する。このとき、凹部には成膜した金２９が埋め込まれる。
【００３２】
次いで、図９において示すように、金をパターニングして接続導体２１、制御導体２４の形状を得る。接続導体２１の形状は、例えば、信号線２２導体とオーバーラップする部分は５０μｍ×２００μｍ程度の矩形である。また制御導体２４の形状は、例えば、それぞれ接地線２３とオーバーラップするように２００μｍ×２００μｍの矩形としている。図示されていないが、制御導体２４は制御電圧が印加されるように、制御回路と電気的に接続するための端子を有している。
【００３３】
次いで、レジスト剥離液等の薬液あるいは酸素プラズマアッシング等の装置を用いてレジストを除去する。これにより、誘電体膜３０上に接続導体２１及び制御導体２４が形成された可動構造体３２は、基板に対し垂直な方向で移動可能な構造となり、互いに対向する制御導体２４と接地線２３との間に、所定のしきい値以上の制御電圧を印加することにより、導通状態から遮断状態に遷移できる高周波スイッチが完成する。完成後の断面状態が、図１０の状態である。
【００３４】
次に、本実施の形態１の高周波スイッチを用いた単極双頭型スイッチ回路について説明する。容量結合式のシャント型スイッチは、回路上は可変容量素子として表すことができる。図１１は、本実施の形態１の高周波スイッチを使用した回路図である。図１１において、第1端子１３は１/４波長線路４３を介して第２端子１４に接続され、第２端子１４は第１スイッチ１１(容量Ｃ１)、第１インダクタ４１を介して接地されている。また、第１端子は１/４波長線路４３を介して第３端子に接続され、第３端子は第２スイッチ１２(容量Ｃ２)、第２インダクタ４２を介して接地されている。容量Ｃ１及び第１インダクタ４１の直列共振回路の共振周波数をｆ１とし、容量Ｃ２及び第２インダクタ４２の直列共振回路の共振周波数をｆ２とする。
【００３５】
ここで、第１スイッチ１１と第２スイッチ１２はいずれか１つが選択的にオンとなるように制御される。ここで、第１スイッチ１１がオンされかつ第２スイッチ１２がオフされたとき、第２端子１４を介して伝送される周波数ｆ１の高周波信号は吸収高周波的に接地されるので、第１端子１３は第３端子１５に接続される。一方、第１スイッチ１１がオフされかつ第２スイッチ１２がオンされたとき、第３端子１５を介して伝送される周波数ｆ２の高周波信号を吸収して高周波的に接地されるので、第１端子１３は第２端子１４に接続される。以上説明したように、単極双頭型スイッチ回路において使用が可能である。また上述の例に限らず、本実施の形態１の高周波スイッチは、他のスイッチ回路おいても使用可能である。
【００３６】
従来の高周波スイッチを用いた回路と比較すると、本実施の形態１の高周波スイッチを用いた回路は、信号線２２と接続導体２１との間に形成される寄生容量が低減できるため低損失であり、かつ、ラッチング、セルフアクチュエイションが生じにくい高耐電力な回路を実現できる。
【００３７】
実施の形態２．
図１２は本発明の実施の形態２に係るシャント型高周波スイッチの平面図である。また、図１３は図１２中に示したＢ−Ｂ切断線についての縦断面図であり、制御電圧を印加していないときの状態である。図１４は図１２中に示したＢ−Ｂ切断線についての縦断面図であり、制御電圧を印加したときの状態である。
【００３８】
実施の形態２に係るシャント型高周波スイッチは、実施の形態１で示した容量結合式の高周波スイッチに比較して、以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）信号線２２と接続導体２１とは誘電体膜３０を介さず直接的に接触する。この場合、容量結合式のシャント型スイッチよりも広帯域で高いアイソレーションを得ることができる。
（２）実施の形態１のような容量結合式では信号線２２と接続導体２１とのキャパシタンスを稼ぐ必要があるので、大きな対向面積（典型的には１００μm角程度）を確保する必要がある。しかし本実施の形態２のような直流的に導通させる方式では、電気的な導通を取るだけでよいので、５〜５０μm角程度の接点だけで良い。そのため、信号線２２と接続導体２１とが重なる部分を小さくできるので、伝送線路のインピーダンス不整合を低減できる。なお、本実施の形態２の高周波スイッチの製造方法については、実施の形態１と同様である。
【００３９】
次に、本実施の形態２の高周波スイッチの動作について、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３において示すように、制御電圧を印加していないときは、接続導体２１は信号線２２および接地線２３に接触していない状態であり、信号線２２を流れる高周波信号は遮断されていない状態である。また、制御導体２４に電圧をかけていない状態では、接続導体２１の電位は浮遊電位となっている。すなわち、接続導体２１と信号線２２との間には高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が働かない。
【００４０】
次に、互いに対向する制御導体２４と接地線２３との間に、所定のしきい値電圧以上の制御電圧を印加したとき、図１４に示すように、制御導体２４と接地線２３との間に発生する静電力により互いに吸引され、可動構造体３２が変形する。これにより、信号線２２は接続導体２１を介して接地線２３と短絡する。その結果、信号線２２を流れる高周波信号は、接続導体２１へ流れ込み更に接地線２３へ流れ込むので、信号線２２は電気的に短絡された状態となる(すなわち、信号線２２を流れる高周波信号は遮断される)。
【００４１】
次に、この状態から制御電圧の印加を止めると、制御導体２４と接地線２３との間に発生していた静電力は開放されるので、可動構造体３２は膜の剛性からなる復元力によって元の位置へ戻る。また、遮断状態から導通状態へ戻るときは、可動構造体３２の剛性からなる復元力によって元の位置へ戻ろうとする。このとき、信号線２２に高周波信号が流れている状態であっても、制御電圧の開放とともに接続導体２１と接地線２３の接触が先に開放され、接続導体２１は浮遊電位に戻り、高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が発生せずラッチングの問題を回避できる。
【００４２】
本実施の形態２の高周波スイッチは、実施の形態１と同様に、高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が発生せずセルフアクチュエイション及びラッチングの問題は回避可能となる。また、加えて、広帯域で高アイソレーションを得ることができるとともに伝送線路のインピーダンス不整合を低減できる。
【００４３】
次に、本実施の形態２の高周波スイッチを用いた単極双頭型スイッチ回路について説明する。図１５は、本実施の形態２の高周波スイッチを２つ使用し、それぞれ第１スイッチ１１、第２スイッチ１２として表した回路図である。図１５において、第１端子１３は１/４波長線路４３を介して第２端子１４に接続され、第２端子１４は第１スイッチ１１を介して接地される。また、第１端子１３は１/４波長線路４３を介して第２端子１４に接続され、第３端子１５は第２スイッチ１２を介して接地されている。
【００４４】
ここで、第１スイッチ１１と第２スイッチ１２はいずれか１つが選択的にオンとなるように制御される。ここで、第１スイッチ１１がオンされかつ第２スイッチ１２がオフされたとき、第２端子１４を介して伝送される高周波信号は接地されるので、第１端子13は第３端子１５に接続される。一方、第１スイッチ１１がオフされかつ第２スイッチ１２がオンされたとき、第３端子１５を介して伝送される高周波信号は接地されるので、第１端子１３は第２端子１４に接続される。以上説明したように、単極双頭型スイッチ回路において使用が可能である。また上述の例に限らず、本実施の形態１の高周波スイッチは、他のスイッチ回路おいても使用可能である。
【００４５】
従来の高周波スイッチを用いた回路と比較すると、本実施の形態２の高周波スイッチを用いた回路は、信号線２２と接続導体２１との間に形成される寄生容量が低減できるため低損失であり、かつ、ラッチング、セルフアクチュエイションが生じにくい高耐電力な回路を実現できる。また、加えて、広帯域で高アイソレーションを得ることができるとともに伝送線路のインピーダンス不整合を低減できるので、実施の形態１の高周波スイッチを用いた場合よりも更に低損失となる。
【００４６】
実施の形態３．
図１６は、本発明の実施の形態１に係るシャント型の高周波スイッチの平面図である。また、図１７は図１６中に示したＣ−Ｃ切断線についての縦断面図であり、制御電圧を印加していないときの状態である。図１８は図１中に示したＣ−Ｃ切断線についての縦断面図であり、制御電圧を印加したときの状態である。
【００４７】
実施の形態３に係る容量結合方式のシャント型高周波スイッチは、実施の形態１で示した容量結合式の高周波スイッチに比較して、以下の相違点を有することを特徴としている。
（１）金属接点を有していないので、金属接点の圧着などによる故障が回避できる。
（２）接続導体２１と接地線２３の接触部となる凸部が無く、また、接続導体２１には接地線２３の直上に位置する部分に、リアクタンス値を向上させるためのミヤンダ状の線導体３４と、キャパシタンスを向上させるための矩形導体３５からなる、短絡用の直列共振構造が備えられている。この直列共振により、数GHzの低い共振周波数を確保できる共に、高アイソレーションを得ることができる。
【００４８】
次に、本実施の形態３の高周波スイッチの切り替え動作については、実施の形態１または２と同様であるので詳細な説明は省略する。なお、図１７は高周波スイッチとして導通の状態、図１８は遮断時の状態である。
【００４９】
次に、本実施の形態３の高周波スイッチの動作特性について説明する。ミヤンダ状の線導体によるリアクタンスと矩形導体による容量を有することにより、所定の共振周波数でのアイソレーション特性が向上される。線導体によるリアクタンス値は典型的には２０pH程度で、矩形導体の寸法は典型的には一辺が１００μm程度である。従って、高周波信号の自己バイアス電圧による静電力が発生せずセルフアクチュエイション及びラッチングの問題は回避可能となる。また、加えて、金属接点の圧着などによる故障が回避できる。更に、広帯域で高アイソレーションを得ることができるとともに伝送線路のインピーダンス不整合を低減できる。
【００５０】
実施の形態４
実施の形態１〜３に示した高周波スイッチは、接続導体２１と接地線２３との接点がスイッチ内部に配置されていた。そのため、接続導体２１の浮遊状態と接地状態の切換えは、可動構造体３２の変位と連動していた。本実施の形態４では、可動構造体３２の変位とは独立して切換えができる形態を説明する。すなわち、本実施の形態４で示す高周波スイッチは、接続導体２１と接地線２３との接点を別の高周波スイッチに置換えた形態である。図１９は、実施の形態４に関わる容量結合式のシャント型高周波スイッチを用いた単極単投回路の回路構成を示す模式図である。また、図２０は、図１９で示した模式図を回路図に書き換えたものである。第１スイッチ１１は、例えば図１に示された容量結合式のシャント型高周波スイッチの凸部が接地線２３上には無く、そのかわりに基板上に支持部３１を設け外部電源（接地電源）との接続部を設けたものである。第２スイッチ１２は第１スイッチ１１の接続導体２１の電位を切り替えるためスイッチであり、ＭＥＭＳ型の高周波スイッチに限らず、半導体スイッチであってもリレースイッチであってもよい。
【００５１】
次に、本実施の形態４の回路動作について、図２０を用いて説明する。図２０において、第１スイッチ１１がオフ状態では、第２スイッチ１２もオフであり、第１スイッチ１１の接続導体２１の電位は浮遊電位となっている。なお、接続導体２１の電位と第２スイッチ１２とを連動させるため、第１スイッチ１１は第２スイッチ１２と同一の制御電圧源から制御されることが好ましい。接続導体２１の電位が浮遊電位となっている場合、高周波信号は伝送線路１０に沿って、第１端子１３から第２端子１４へ通過する。次に、第１スイッチ１１をオンしたとき、第２スイッチ１２も連動してオンし、第１スイッチ１１の接続導体２１の電位を接地電位へ切り替える。この場合、第１スイッチ１１のキャパシタンスと第１インダクタ４１の直列共振により伝送線路１０を流れる高周波信号は接地される。そのため、高周波信号は伝送線路１０に沿って、第１端子１３から第２端子１４へ通過できず遮断される。
【００５２】
本実施の形態４の回路においては、第１スイッチ１１と第２スイッチ１２を連動して動作させるので、第１スイッチ１１は高周波信号による自己バイアス電圧の影響を受けることない。つまりセルフアクチュエイションやラッチングの問題が発生しない。したがって、低損失、高耐電力に加え、スイッチ動作の安定性が向上する。更に、接続導体２１の電位を接地電位へ切り替えるための凸部を素子内部に持つ必要が無いので、複雑な素子構造にならず、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１の高周波スイッチの平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の図１中のＡ−Ａの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の図１中のＡ−Ａの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の高周波スイッチの製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１の高周波スイッチの製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１の高周波スイッチの製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の高周波スイッチの製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の高周波スイッチの製造方法を説明する断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の高周波スイッチの製造方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の高周波スイッチの製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に関わる高周波スイッチから成るスイッチ回路の回路構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の高周波スイッチの平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の図１２中のＢ−Ｂの断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の図１２中のＢ−Ｂの断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に関わる高周波スイッチから成るスイッチ回路の回路構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態３の高周波スイッチの平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３の図１６中のＣ−Ｃの断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３の図１６中のＣ−Ｃの断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態４に関わる高周波スイッチから成るスイッチ回路の模式図である。
【図２０】本発明の実施の形態４に関わる高周波スイッチから成るスイッチ回路の回路構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０：高周波スイッチ    １１：第１スイッチ    １２：第２スイッチ    ２０：基板
２１：接続導体    ２２：信号線    ２３：接地線    ２４：制御導体    
３０：誘電体膜    ３２：可動構造体    ３３：凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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